國(guó)外新能源發(fā)電技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用的方式對(duì)我國(guó)的啟迪

楊波

【摘 要】本文分析國(guó)外新能源發(fā)電技術(shù)和應(yīng)用的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)新能源儲(chǔ)備的特點(diǎn)，分析我國(guó)新能源發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀和存在的問題，對(duì)我國(guó)新能源發(fā)電技術(shù)的進(jìn)一步展望，提出對(duì)我國(guó)新能源合理利用的思考與啟迪。

【關(guān)鍵詞】新能源；風(fēng)力發(fā)電；太陽(yáng)能；可持續(xù)發(fā)展；啟迪

0 前言

新能源是指在采用新技術(shù)和新材料基礎(chǔ)上，通過系統(tǒng)地開發(fā)利用而獲得的能源，主要指常規(guī)化石能源以外的可再生能源。根據(jù)1981年8月聯(lián)合國(guó)新能源和可再生能源會(huì)議的定義，新能源包括太陽(yáng)能、水力發(fā)電、風(fēng)能、生物質(zhì)能、薪柴、木炭、畜力、海洋熱能、波浪力能、潮汐能、泥炭、油母頁(yè)巖和重質(zhì)油砂共14種。之后，各國(guó)對(duì)新能源的稱謂有所不同，但達(dá)成的共識(shí)是，除常規(guī)化石能源和核能之外，其他13種能源都可稱為新能源和可再生能源。此外，新能源也有相對(duì)化石能源的含義，指環(huán)境污染小和可持續(xù)利用的能源。根據(jù)當(dāng)前我國(guó)能源狀況，新能源被較為廣泛的使用的是包括風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮艿萚1]。本文主要就國(guó)外太陽(yáng)能和風(fēng)能兩種新能源發(fā)電技術(shù)開發(fā)的方式對(duì)我國(guó)新能源的利用提供一個(gè)啟迪。

1 國(guó)外新能源發(fā)展現(xiàn)狀

石化能源是非再生能源，隨著各國(guó)大量開采，石油資源正在枯竭，為了保持經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各個(gè)國(guó)家都在發(fā)展新能源，加大了對(duì)新能源的投資，從而替代傳統(tǒng)能源。全球風(fēng)能理事會(huì)是世界上公認(rèn)的風(fēng)電預(yù)測(cè)權(quán)威機(jī)構(gòu)，在其2006年所做的《2050年風(fēng)電發(fā)展展望》中提到，2020年到2030年，世界風(fēng)電裝機(jī)將分別達(dá)到5.6億千瓦和11億千瓦，發(fā)電量分別達(dá)到1.4萬(wàn)億千瓦時(shí)和2.8萬(wàn)億千瓦時(shí)，如果實(shí)施過程中，超前發(fā)展，2020年到2030年，世界風(fēng)電裝機(jī)將分別達(dá)到10.7億千瓦和21億千瓦，發(fā)電量分別達(dá)到2.6萬(wàn)億千瓦時(shí)和5萬(wàn)億千瓦時(shí)。

2009年美國(guó)通過了《2009年美國(guó)復(fù)蘇與再投資法案》史無前例地投人433.5億美元用于開發(fā)清潔高效能源。美國(guó)提出到2030年風(fēng)電裝機(jī)達(dá)到2億千瓦的目標(biāo)，屆時(shí)美國(guó)20%的電力需求可由風(fēng)力發(fā)電提供，按照這份計(jì)劃，美國(guó)每年新增裝機(jī)容量要從2006年的300萬(wàn)千瓦，以平均每年增加20%速度持續(xù)發(fā)展，到2017年達(dá)到年增裝機(jī)2000萬(wàn)千瓦的水平，之后再維持這種裝機(jī)能力直到2030年，即可達(dá)到累計(jì)裝機(jī)3—4億千瓦，滿足美國(guó)20%電力需求的目標(biāo)。

歐洲為全面落實(shí)《歐洲戰(zhàn)略能源技術(shù)計(jì)劃》和相關(guān)能源氣候法案，實(shí)現(xiàn)2020年減排、能效和可再生能源三個(gè)”20%”的宏偉目標(biāo)[2]。計(jì)劃在未來10年投資585—715億歐元鼓勵(lì)可再生能源、智能電網(wǎng)等低碳產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并啟動(dòng)“智能城市”和“歐洲能源研究聯(lián)盟”兩大配套行動(dòng)。國(guó)外新能源的比重在逐步增大，技術(shù)創(chuàng)新在加快，能源轉(zhuǎn)化效率在顯著提高，發(fā)電成本在持續(xù)下降。隨著科技的進(jìn)步，2008年新增的40GW新能源發(fā)電裝機(jī)容量已經(jīng)占全球新增發(fā)電裝機(jī)容量的25%。新能源發(fā)電裝機(jī)投資首次超過傳統(tǒng)能源發(fā)電裝機(jī)投資（約1100億美元）。過去10年，光伏太陽(yáng)能年均增長(zhǎng)38%，風(fēng)電年均增速也達(dá)到28%[3]。以歐盟為代表的地區(qū)集團(tuán)，大力開發(fā)利用新能源，取得了積極的成果，連續(xù)10多年來，新能源的年增長(zhǎng)速度在15% 以上。2008年全球累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)容量已達(dá)1.2億千瓦，其中歐盟為6600萬(wàn)千瓦，風(fēng)電裝機(jī)占?xì)W盟電力總裝機(jī)的比重已超過7%，丹麥、德國(guó)的風(fēng)電裝機(jī)比重超過20%。在新增裝機(jī)中，2008年歐盟風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到848萬(wàn)千瓦，占全部新增電力裝機(jī)的43%，是第一新增電源[4]。

2 我國(guó)新能源的發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)自2006年頒布實(shí)施《可再生能源法》之后，國(guó)家相繼出臺(tái)《可再生能源發(fā)電價(jià)格和費(fèi)用分?jǐn)偣芾碓囆修k法》、《可再生能源電價(jià)附加收入調(diào)配暫行辦法》及《關(guān)于完善風(fēng)力發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)政策的通知》等一系列法律法規(guī)，完善了電網(wǎng)企業(yè)和發(fā)電企業(yè)之間的電價(jià)補(bǔ)貼和電網(wǎng)企業(yè)之間的交易配額關(guān)系，對(duì)促進(jìn)新能源產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展起到了積極指導(dǎo)和推動(dòng)作用。

對(duì)于我國(guó)幅員遼闊，海岸線長(zhǎng)，風(fēng)能資源比較豐富的特點(diǎn)。根據(jù)中國(guó)氣象局第四次風(fēng)能資源普查報(bào)告，中國(guó)離地50m高度陸地上風(fēng)能資源潛在開發(fā)量為23.8億kW可開發(fā)利用陸地風(fēng)能約2.53億kW；近海可開發(fā)利用風(fēng)能約7.5億kW，共計(jì)約10億kW，僅次于俄羅斯和美國(guó)，居世界第三位。我國(guó)風(fēng)電發(fā)展始于20世紀(jì)80年代，發(fā)展水平與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比存在很大的差距，但起點(diǎn)較高。2003年發(fā)改委下放5萬(wàn)kW以下風(fēng)電項(xiàng)目審批，扶持鼓勵(lì)風(fēng)電發(fā)展，使風(fēng)電進(jìn)入高速發(fā)展階段。并網(wǎng)風(fēng)電新增裝機(jī)容量在2006—2009年連續(xù)4年實(shí)現(xiàn)翻倍增長(zhǎng)，2010年，中國(guó)大陸地區(qū)新增風(fēng)電機(jī)組12904臺(tái)，裝機(jī)18927.99MW，年同比增長(zhǎng)37.1%，近5年年均增長(zhǎng)71.2%；截至2010年底，累計(jì)安裝風(fēng)電機(jī)組34485臺(tái)，裝機(jī)44733.29MW，年同比增長(zhǎng)73.3%，近5年年均增長(zhǎng)77.5%。2011年一季度風(fēng)力發(fā)電量達(dá)188億kW.h，同比增長(zhǎng)60.4%，比同期火電、水電、核電增速高出30-50個(gè)百分點(diǎn)，風(fēng)電總裝機(jī)連續(xù)5年實(shí)現(xiàn)翻番。目前，我國(guó)新增風(fēng)電裝機(jī)和累計(jì)裝機(jī)容量均居世界第一[5]。

我國(guó)國(guó)土大部分處在炎熱帶和溫帶地區(qū)。日照時(shí)間長(zhǎng)，陸地表面每年接受的太陽(yáng)能約50×1018KJ，西藏是高海拔地區(qū)，年輻射量達(dá)9210MJ/m2，僅次于撒哈拉沙漠，居世界第二位。截止2014年底，我國(guó)光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量2805萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng)60%，其中光伏電站2338萬(wàn)千瓦，分布式467萬(wàn)千瓦，年發(fā)電量約250億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)超過200%。太陽(yáng)能光伏發(fā)電在東中西部共同發(fā)展格局已經(jīng)呈現(xiàn)。2014年中東部地區(qū)新增裝機(jī)容量達(dá)到560萬(wàn)千瓦。占全國(guó)的53%。根據(jù)《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》，2015年我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)達(dá)1000萬(wàn)kW，屋頂光伏裝機(jī)300萬(wàn)kW；2020年太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)達(dá)5000萬(wàn)kW，屋頂光伏裝機(jī)2500萬(wàn)kW。太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的有效發(fā)展將改變我國(guó)的能源的結(jié)構(gòu)狀況，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

3 我國(guó)新能源發(fā)展的遇到的問題

近幾年新能源發(fā)電在我國(guó)快速增長(zhǎng)，但是在這過程中出現(xiàn)了很多亟待解決問題，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

3.1 電網(wǎng)對(duì)新能源發(fā)電的配套設(shè)施還存在許多不足，相關(guān)的體制和機(jī)制沒理順。風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電它們都具有隨機(jī)性、間歇性和波動(dòng)性特性，對(duì)電力系統(tǒng)有較大影響。難以獨(dú)立承擔(dān)對(duì)用戶提供連續(xù)且滿足用戶需求特性的電能，這對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度管理提出了更高更苛刻的要求，對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)壓和調(diào)頻帶來很大負(fù)面影響。此外，風(fēng)電場(chǎng)和太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)的無功需求及輸電線路的無功損耗增大，會(huì)導(dǎo)致電壓水平和穩(wěn)定裕度降低，而大多數(shù)風(fēng)電場(chǎng)和太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)往往集中在經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)落后的地區(qū)，電力需求較低，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱，消納能力及其有限，大規(guī)模高強(qiáng)度集中開發(fā)，給風(fēng)電接入電網(wǎng)，可靠送出和安全運(yùn)行帶來了巨大的壓力，致使很多風(fēng)電場(chǎng)棄電。

3.2 風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電與傳統(tǒng)能源發(fā)電相比，成本較高，這直接導(dǎo)致電力系統(tǒng)總成本和全社會(huì)電價(jià)水平的提升，特別是在前期消費(fèi)風(fēng)電和太陽(yáng)能需要支付較傳統(tǒng)能源發(fā)電方式更高的電費(fèi)。這是制約新能源發(fā)展的瓶頸。

3.3 政策和激勵(lì)機(jī)制還沒完全到位，政府應(yīng)當(dāng)利用稅收杠桿和有效的補(bǔ)貼以及價(jià)格政策實(shí)現(xiàn)新能源的的開發(fā)利用。通過這些政策可以吸收社會(huì)大量閑散資金到新能源技術(shù)的開發(fā)和創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)有效的融資渠道，降低開發(fā)新能源的成本。

3.4 新能源的產(chǎn)業(yè)升級(jí)滯后，隨著新能源的發(fā)展，一些地方的產(chǎn)能過剩，產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新能力不足，缺乏自己的核心技術(shù)，缺乏統(tǒng)一的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，況且許多地方的法規(guī)體系尚不健全。

4 對(duì)我國(guó)新能源發(fā)電的啟迪

4.1 中國(guó)的能源安全已經(jīng)上升為國(guó)家戰(zhàn)略層面，隨著石油的大量開采，石油資源正在逐步枯竭，中國(guó)需要開發(fā)新的能源來替代石化資源，各個(gè)國(guó)家都在新能源的開發(fā)和建設(shè)投入大量的人力和物力，發(fā)展新能源是大勢(shì)所趨，誰(shuí)要是占領(lǐng)了新能源技術(shù)的至高點(diǎn)，誰(shuí)就在能源安全方面占據(jù)了主動(dòng)。

4.2 新能源發(fā)出的電如何被消納是新能源發(fā)展的關(guān)鍵，大規(guī)模新能源發(fā)電并網(wǎng)需要有與之相對(duì)應(yīng)的靈活調(diào)節(jié)的電源與之匹配。在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，運(yùn)行靈活性較好，能夠快速調(diào)節(jié)處理的燃油、燃?xì)?、抽水蓄能以及水電等調(diào)峰電源比例相對(duì)較高，減少了電力系統(tǒng)接納風(fēng)電等可再生能源發(fā)電并網(wǎng)所面臨的技術(shù)障礙。隨著中國(guó)風(fēng)電、太陽(yáng)能等新能源持續(xù)快速發(fā)展、發(fā)電比重逐步提高，在沒有大規(guī)模儲(chǔ)能設(shè)施的情況下，對(duì)煤電機(jī)組的深度調(diào)峰要求就越來越高，壓力越來越大。目前最為成熟的調(diào)節(jié)蓄能電源是抽水蓄能電站，其發(fā)展能夠有效降低煤電機(jī)組的調(diào)峰深度、提高煤電機(jī)組的運(yùn)行效率和減少化石能源消費(fèi)，天然氣發(fā)電機(jī)組也具體良好的運(yùn)行靈活性和調(diào)峰能力，能夠快速啟動(dòng)，所以也要加快建設(shè)抽水蓄能、燃?xì)獍l(fā)電等調(diào)峰電源。

電網(wǎng)是新能源消納的重要環(huán)節(jié)。電網(wǎng)作為連接電源與用戶的紐帶和電力資源配置的平臺(tái)，在新能源消納中起到重要作用的風(fēng)電規(guī)劃與電網(wǎng)規(guī)劃脫節(jié)一直沒得到很好的解決：一是，科學(xué)合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是電力系統(tǒng)安全的基礎(chǔ)。二是，電網(wǎng)規(guī)模大小特別是緊密電網(wǎng)規(guī)模大小決定了新能源發(fā)電消納規(guī)模。三是，配套送出工程的科學(xué)規(guī)劃、同步核準(zhǔn)和同時(shí)投產(chǎn)能確保風(fēng)電和光伏時(shí)時(shí)并網(wǎng)的關(guān)鍵。四是，加快智能電網(wǎng)建設(shè)，通過智能電網(wǎng)可以高效的吸收并網(wǎng)新能源，解決棄電的問題。

4.3 加快健全新能源的上網(wǎng)定價(jià)機(jī)制和財(cái)政補(bǔ)貼政策，降低準(zhǔn)入門檻，這些都能為新能源的發(fā)展起到積極的促進(jìn)作用。新能源價(jià)格補(bǔ)貼可以提高新能源發(fā)電的競(jìng)爭(zhēng)性和經(jīng)濟(jì)性，加快和擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)的規(guī)模。另一方面可以激勵(lì)投資者加入這一行業(yè)，鼓勵(lì)社會(huì)資本投資新能源發(fā)電。加快完善新能源開發(fā)的招標(biāo)制度，探索開展公開招標(biāo)選擇投資經(jīng)營(yíng)主體的試點(diǎn)，充分發(fā)揮市場(chǎng)機(jī)制配置電力資源，通過加強(qiáng)統(tǒng)一規(guī)劃管理來完善和強(qiáng)化國(guó)家宏觀調(diào)控，通過推行公開招標(biāo)制度選擇投資主體來實(shí)現(xiàn)資源的合理配置。推進(jìn)新能源的上網(wǎng)電價(jià)改革。根據(jù)地區(qū)的不同，按照有力于促進(jìn)新能源開發(fā)利用和經(jīng)濟(jì)合理的原則確定，并適時(shí)調(diào)整開發(fā)利用技術(shù)。國(guó)外的發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)驗(yàn)表明，除了強(qiáng)大的制造實(shí)力和雄厚的技術(shù)實(shí)力支撐外，還對(duì)新能源進(jìn)行大量的補(bǔ)貼和融資，使其能健康快速發(fā)展。

4.4 加大引進(jìn)高水平人才和加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，完善相應(yīng)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)新能源技術(shù)相對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家還有很大的差距。關(guān)鍵的一些核心技術(shù)還沒突破，我國(guó)一方面可以通過引進(jìn)國(guó)際先進(jìn)技術(shù)和人才，與擁有先進(jìn)技術(shù)的國(guó)外公司合作或者以市場(chǎng)換技術(shù)等方式突破新能源的關(guān)鍵技術(shù)，降低使用新能源的成本，提高新能源的核心競(jìng)爭(zhēng)力。另一方面政府要加大科研投入力度，讓科研院校參與到新能源的技術(shù)創(chuàng)新，把握技術(shù)的制高點(diǎn)。早日扭轉(zhuǎn)我國(guó)在新能源核心技術(shù)領(lǐng)域的劣勢(shì)。

5 結(jié)論

新能源是歷史發(fā)展的必然趨勢(shì)，國(guó)家已經(jīng)把新能源列為國(guó)家戰(zhàn)略，結(jié)合中國(guó)的國(guó)情，適當(dāng)借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，統(tǒng)籌發(fā)展傳統(tǒng)能源和新能源的目標(biāo)，保證我國(guó)能源安全。

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[責(zé)任編輯：湯靜]